| 研究課題/領域番号 |
20KK0257
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43060:システムゲノム科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大林 武 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (50397048)
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| 研究期間 (年度) |
2021 – 2023
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
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| キーワード | 遺伝子共発現ネットワーク / 短期進化 / 進化圧 / 進化生態学 / 遺伝子ネットワーク / 計算言語学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遺伝子発現パターンの類似性（遺伝子共発現）情報は、遺伝子機能ネットワークを推定する方法として広く利用されている。 申請者はこれまでに、遺伝子共発現ネットワークの種特異性を解析する手法を構築してきたが、このような種特異的な遺伝子ネットワークの機能を理解するには、その関係をもたらす環境条件の深い理解が必要である。本研究では、種の生息環境を考慮し、遺伝子ネットワークの適応進化を解明する枠組みを構築する。特に人間活動に伴う短期進化に着目することで、育種学や環境科学に応用可能な遺伝子ネットワーク解析法を確立する。
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| 研究実績の概要 |
異質倍数体はゲノム配列の種内バリエーションを一つの個体に取り込み、遺伝子の新しい組み合わせを探索することで、新規の環境へ適応する植物の短期進化の重要な戦略である。本研究では、遺伝子共発現解析によって異質倍数体に生じた新しい遺伝子ペアを網羅的に検出し、その機能を解き明かす。特に、異質倍数体におけるサブゲノム間の共発現ネットワークの比較を、亜種間の比較、近縁種間の比較と比べることで、異質倍数性による短期進化の特徴を明らかにする。
シロイヌナズナでは非標準種のRNAseqデータが利用できるため、標準種と非標準種を組み合わせた共発現解析法を検討した。複数の共発現ネットワークの比較解析においては、平均共発現度とそれからの差分に着目することが有効であるが、単純にすべての共発現ネットワークでカバーされる遺伝子ペアを対象として解析する方法では解析対象遺伝子が有意に減少してしまう問題がある。そこで欠損データがある遺伝子ペアに対してもロバストな平均値の計算が行えるような手法を開発し、多様な共発現ネットワークを比較する際の問題を解決した。
並行して、ゲノムスケールでの共発現関係の比較を行うツールの開発を進めた。共発現距離をUMAP法で2次元表示した共発現マップを近縁種間で比較することで、遺伝子モジュール構造と遺伝子パスウェイの関係を比較できるようになった。異質6倍体であるコムギの共発現データを試験的に作成し近縁種との比較を試みたところ、倍数性のあるコムギを2倍体の近縁種と比較するには、次元削減において近傍点のパラメータを調整が重要であると判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画に従って渡航先での共同研究を実施し、倍数体植物の共発現データの解析とそのための解析ツールの開発を並行して実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
異質倍数体におけるサブゲノム間の共発現ネットワーク解析を亜種間の比較、近縁種間の比較と多階層的に行うことで、異質倍数性に基づく短期進化の特徴を明らかにする。
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